Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Tani sposób na uran z wody morskiej
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Technologia
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Współcześni rodzice mają do wyboru olbrzymią liczbę zabawek dla swoich pociech. Pomysłowość producentów nie zna granic i wybór odpowiedniego prezentu często nie jest łatwym zadaniem. Mimo tej różnorodności dzisiaj nie uświadczymy wielu zabawek, które można było znaleźć na sklepowych półkach – oczywiście po drugiej stronie Żelaznej Kurtyny – jeszcze kilkadziesiąt lat temu. I nie dlatego, że zabawki te nie cieszyły się popularnością czy wyszły z mody, a dlatego, że zostały zakazane. Oto trzy przykłady najciekawszych naszym zdaniem zabawek, z którymi współczesne dzieci nie mają już do czynienia.
Atomowe fascynacje
W 1950 roku na rynek trafiła zabawka Gilbert U-238 Atomic Energy Lab, w której znajdowały się rudy uranu. Dzieci mogły dokonywać pomiaru radioaktywności próbek, obserwować rozpad promieniotwórczy czy poszukać radioaktywnych miejsc w swoim otoczeniu. W instrukcji napisano, by nie wyjmować próbek z pojemników, gdyż mają tendencję do kruszenia się. Nie chodziło tu jednak o kwestie związane z bezpieczeństwem, a z nauką. Wyjmowanie kruszących się próbek mogło doprowadzić do zanieczyszczenia nimi otoczenia i zwiększenia radioaktywności tła, co negatywnie wpłynęłoby na jakość pomiarów dokonywanych przez małych naukowców.
W zestawie zawarty był zresztą nie tylko uran, ale i źródła promieniowania beta-alfa, beta oraz gamma. Użytkownicy mieli do dyspozycji komorę Wilsona (urządzenie do wykrywania promieniowania poprzez obserwację śladów cząstek elementarnych), spintaryskop (najprostszy licznik scyntylacyjny, pozwala na obserwację rozpadu atomowego), elektroskop (służy do wykrywania napięcia elektrycznego) oraz licznik Geigera. Dołączono też 60-stronicową instrukcję użytkownika i przewodnik nt. wydobycia uranu. W każdym zestawie znajdowała się też książeczka „Learn How Dagwood Splits the Atom!”. Był to częściowo komiks, częściowo podręcznik, w którym bohaterowie popularnego wówczas komiksu – Blondie i Dagwood Bumstead oraz ich dzieci, pies i przyjaciele – wyjaśniali podstawy energetyki atomowej. Ich mentorem i opiekunem, który wyjaśniał przeprowadzane eksperymenty, był Mandrake the Magician, inny popularny bohater komiksów. Książki zostały przygotowane pod nadzorem Leslie'ego R. Grovesa (dyrektor Manhattan Project) oraz Johna R. Dunninga (fizyk, jedna z kluczowych postaci Manhattan Project).
Zabawka obecna była na rynku przez około rok. Sprzedano mniej niż 5000 zestawów. Problemem była zapewne wysoka cena – 49,50 USD – czyli około 500 dzisiejszych dolarów. W tym czasie firma Porter Chemical Company sprzedawała dwa inne zestawy dla dzieci, również zawierające rudę uranu, ale w cenie 10 i 25 USD.
Z czasem w USA pojawiały się przepisy, które stopniowo uniemożliwiły sprzedaż zabawek, który mogłyby stwarzać jakiekolwiek zagrożenie. Dawka promieniowania emitowana przez zestaw Gilbert U-238 była taka, jak dawka promieniowania, którą otrzymujemy codziennie ze Słońca. Musimy pamiętać też, że wiele otaczających nas przedmiotów jest radioaktywnych, na przykład banany czy orzechy brazylijskie. Mimo tego, obecnie sprzedaż takich zabawek jak opisywany zestaw jest niemożliwa.
Chemiczna kuźnia naukowców
Atomowe laboratorium nie było jedynym zestawem naukowym oferowanym dzieciom. Kilka dekad wcześniej na rynku pojawiły się zestawy „małego chemika”. Inspirowane były przenośnymi zestawami chemicznymi, które w XVIII i XIX wieku sprzedawano naukowcom i studentom chemii. Te „dorosłe” zestawy zawierały szklane naczynia, związki chemiczne, moździerze i inne przedmioty, niezbędne do prowadzenia badań z dziedziny medycyny, geologii czy nauczania studentów. I to na nich wzorowano zestawy dla dzieci.
Wiele z przenośnych zestawów chemicznych było produkowanych w Wielkiej Brytanii, ale same chemikalia pochodziły często z Niemiec. Pierwsza wojna światowa spowodowała, że przestały być one dostępne, produkcję przestawiono na potrzeby wojska. Jednak mniej więcej w tym samym czasie w USA bracia John J. i Harold Mitchell Porter założyli Porter Chemical Company i – inspirowani angielskimi „dorosłymi” zestawami oraz zdobywającą popularność zabawką „Erector set” – wczesnym „małym konstruktorem” – zaoferowali zestawy chemiczne dla dzieci. W zabawce Chemcraft znajdowały się związki chemiczne, wyposażenie laboratorium, waga i palnik alkoholowy. Ceny wahały się od 1,50 do 10 USD, w zależności od tego, jak bogate było wyposażenie zestawu.
Bardzo szybko swoją wersję „małego chemika” zaoferował twórca „Erector set” Alfred Carlton Gilbert. Przez kolejne dekady obie firmy konkurowały na rynku oferując coraz to nowe zestawy reklamowane w pismach naukowych i gazetach dla dzieci. Pojawiły się też wyspecjalizowane zestawy, jak przeznaczone dla dziewczynek Sachetcraft pozwalające na wykonywanie własnych perfum i innych kosmetyków czy Laboratory Technician zawierający mikroskop i gotowe preparaty, które można było pod nim obserwować.
Większość związków chemicznych znajdujących się w tych zestawach było nieszkodliwych, ale nie o wszystkich można to powiedzieć. Wczesne zestawy dla dzieci zawierały np. azotan potasu, kwas azotowy i siarkowy czy podchloryn wapnia. Dzieci mogły w domowym laboratorium przeprowadzać eksplozje, budować akumulatory czy zginać szkło nad palnikiem. Oczywiście do zestawów dołączone były szczegółowe instrukcje i zakładano, że odpowiedzialni rodzice poinstruują dzieci, jak bezpiecznie się bawić.
Jednak w latach 60. rodzice zaczęli wyrażać coraz więcej obaw odnośnie bezpieczeństwa takich zabawek. Pojawiły się więc kolejne regulacje prawne, które coraz bardziej ograniczały możliwości tego typu zabawek. Producenci zaczęli od usuwania z zestawów palników i kwasów, mieli obowiązek oznaczać substancje niebezpieczne, z zestawów zaczęły znikać różne metale. Media, które jeszcze niedawno szeroko informowały o pojawianiu się kolejnych zabawek, teraz zaczęły przed nimi ostrzegać. W końcu zestawy chemiczne dla dzieci całkowicie zniknęły. Dzisiaj na rynku można spotkać zestawy chemiczne dla dzieci reklamowane jako „wolne od środków chemicznych”.
Gdy miałem 9 lat rodzice dali mi małego chemika. Po tygodniu zdecydowałem, że chcę być chemikiem i tak już pozostało, pisał w swojej autobiografii laureat Nagrody Nobla z chemii Robert F. Curl. To jeden z wielu noblistów, którzy przyznają, że nauką zainteresowali się właśnie dzięki sprzedawanym przed dekadami zestawom dla dzieci.
Zrób sobie zabawkę
W latach 30. i na początku lat 40. w ofercie firmy AC Gilbert znajdował się Kaster Kit. Pomiędzy rokiem 1932 a 1941 pojawiło się kilka wersji tego zestawu. Służył on do produkcji własnych zabawek, a konkretne ołowianych figurek. W zestawie znajdowało się kilkadziesiąt form, zarówno płaskich jak i wypukłych, do których dziecko mogło wlać roztopiony ołów. W ten sposób powstawały ołowiane żołnierzyki, figurki sportowców, zwierząt, samolotów, samochodów i innych przedmiotów. Oczywiście nie mogło zabraknąć też elektrycznego tygla do roztapiania ołowiu. Po wlaniu ołowiu do formy wystarczyło poczekać, aż całość ostygnie. Następnie można było wyjąć figurkę z formy, obciąć nadmiarowy ołów i pomalować figurkę na dowolne kolory. Na filmie poniżej możecie zobaczyć, jak to działało.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Układ Słoneczny jest pełen fascynujących obiektów, które mogą być celem misji naukowych. Jednak budżet NASA – mimo że imponujący – nie jest z gumy, więc Agencja musi starannie określać priorytety swoich działań. Pomaga jej w tym tzw. przegląd dekady (decadal survey), nadzorowany przez Narodowe Akademie Nauk, Inżynierii i Medycyny. W jego ramach, raz na 10 lat, NASA prosi społeczność naukową o ocenę aktualnego stanu wiedzy i określenie obszarów, których zbadanie powinno być priorytetem.
Właśnie ukazał się raport z najnowszego przeglądu dekady. Określa on przyszłe kierunki rozwoju astrobiologii, planetologii i obrony planetarnej. To rekomendowane portfolio misji, priorytetowych badań naukowych oraz technologii, które należy rozwijać. Realizacja tych zaleceń powiększy naszą wiedzę o powstaniu i ewolucji Układu Słonecznego oraz możliwości występowania życia i warunków do jego podtrzymania na innych obiektach niż Ziemia, mówi Robin Canup z Southwest Research Institute, który jest współprzewodniczącym komitetu organizującego przegląd.
Jednym z zadań przeglądu jest określenie największych misji NASA, misji flagowych. Obecnie agencja prowadzi dwie takie misje, które zostały zaproponowane w poprzednim decadal survey. To warta 2,7 miliarda USD misja łazika Perseverance, który w ubiegłym roku wylądował na Marsie oraz misja Europa Clipper, która ma wystartować w roku 2024, a której budżet wynosi 4,25 miliarda dolarów. To misja orbitera, który będzie krążył wokół Jowisza i zbada też jego księżyc – Europę.
W ramach najnowszego przeglądu dokonano analizy sześciu potencjalnych misji flagowych. Wśród propozycji znalazło się zarówno lądowanie na Merkurym, jak i przygotowanie misji badawczej do Neptuna i jego największego księżyca, Trytona. Komitet dokonujący oceny propozycji uznał, ze priorytetową powinna być misja do Urana, które koszt oszacowano na 4 miliardy dolarów.
Specjaliści uznali, że misja, w ramach której do Urana miałby polecieć zarówno orbiter jak i próbnik, ma największy potencjał naukowy oraz największe szanse na powodzenie. Misja taka miałaby wystartować w roku 2031 lub 2032, a do Urana dotarłaby 13 lat później. Następnie przez kilkanaście lat pojazd pozostałby na orbicie Urana, badając jego atmosferę, pierścienie, wnętrze i księżyce. Uran to jeden z najbardziej interesujących obiektów Układu Słonecznego, napisali członkowie komitetu. Zaznaczyli, że zrealizowanie misji do któregoś z lodowych olbrzymów – Urana lub Neptuna – jest absolutnym priorytetem, ale przygotowanie w ciągu najbliższej dekady misji do Neptuna byłoby zbyt dużym wyzwaniem.
Jeśli zaś NASA otrzyma odpowiednie finansowanie, mogłaby zorganizować kolejną misję flagową. Komitet zarekomendował misję Enceladus Orbilander. Zakłada ona zbudowanie pojazdu, który udałby się do księżyca Saturna, Enceladusa. Przez 1,5 roku badałby go z orbity, a następnie by wylądował i przez kolejne 2 lat prowadził badania na jego powierzchni. Koszt takiej misji oszacowano na 5 miliardów dolarów.
Poza misjami flagowymi, pojawiły się też inne propozycje. Jako, że od czasu ostatniego przeglądu dekady liczba odkrytych egzoplanet zwiększyła się kilkukrotnie, specjaliści zaproponowali trzy szerokie pola badawcze w dziedzinie planetologii. Eksperci chcą, by NASA zajęła się 1. pochodzeniem układów planetarnych podobnych do naszego oraz zbadaniem, na ile są one rozpowszechnione we wszechświecie, 2. ewolucją planet oraz 3. warunkami koniecznymi do powstania planet zdolnych do podtrzymania życia i jego pojawienia się na Ziemi oraz jego poszukiwania poza Ziemią. Próby odpowiedzi na te pytania mogą zaś być związane ze zorganizowaniem mniejszych misji niż te flagowe. Może być to np. zbudowanie sieci czujników geofizycznych na Księżycu, pobranie i przywiezienie na Ziemię próbek z komety lub planety karłowatej Ceres czy wysłanie pojazdów badawczych w kierunku Saturna czy jego księżyców.
Twórcy przeglądu dużą uwagę przywiązali też do coraz bardziej rozszerzającego się pola badawczego związanego z obroną Ziemi przed zagrożeniami z przestrzeni kosmicznej. Już w tej chwili NASA kataloguje i śledzi olbrzymią liczbę obiektów bliskich Ziemi (NEO – Near-Earth Objects), a w ubiegłym roku wystartowała pierwsza misja, której celem jest przetestowanie technologii obrony Ziemi przed asteroidami (DART). Uruchomiono też nowoczesne narzędzie do oceny ryzyka uderzeń asteroid w Ziemię i trwają prace nad pojazdem NEO Surveyor, który będzie identyfikował obiekty mogące zagrozić naszej planecie.
W decadal survey wezwano NASA, by w 2029 roku, kiedy w pobliże Ziemi przyleci duża asteroida Apophis, Agencja przeprowadziła badania pod kątem obrony planetarnej. Autorzy przeglądu uważają również, że po misjach DART i NEO priorytetem NASA powinno być opracowanie pojazdu, który mógłby w trybie pilnym udać się do zagrażającej Ziemi asteroidy, by lepiej ocenić stwarzane przez nią ryzyko.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Z badań przeprowadzonych przez szwajcarsko-duński zespół naukowy wynika, że pojazdy wysłane w przyszłej dekadzie w kierunku Urana i Neptuna mogą zostać wykorzystane do badania fal grawitacyjnych. Zdaniem naukowców, analiza sygnałów radiowych wysyłanych na Ziemię przez pojazdy znajdujące się w zewnętrznych obszarach Układu Słonecznego, pozwoli na analizowanie zaburzeń czasoprzestrzeni wywoływanych przez fale grawitacyjne.
Autorzy najnowszych badań twierdzą, że fale grawitacyjne wywołają w falach radiowych efekt Dopplera. Gdy fala grawitacyjna przechodzi przez sygnał radiowy, może go nieco zakłócić powodując przesunięcie częstotliwości. Możemy wykryć te niewielkie zakłócenia i z nich wnioskować o przechodzącej fali grawitacyjnej, mówi główny autor badań Deniz Soyuer z Uniwersytetu w Zurichu.
Pomysł Soyeura i jego zespołu nie jest oryginalny. Już wcześniej próbowano w ten sposób wykrywać w ten sposób fale grawitacyjne. Próbowała tego m.in. NASA, używając w tym celu sondy Horizon, znajdującej się obecnie w Pasie Kuipera. Dlaczego więc tym razem miałoby się udać? Naukowcy mówią, że chodzi o czas i cel misji.
Proponowane misje na Urana i Neptuna mogą zostać wystrzelone około roku 2030. Minie wiele lat, zanim dotrą do celu. W tym czasie będzie wiele okazji, by wykorzystać je do badania fal grawitacyjnych. W ciągu roku będzie jedno, trwające 6 do 8 tygodni, idealne okienko czasowe, kiedy pozycja Ziemi, Słońca i pojazdu będzie odpowiednia do tego typu obserwacji. Zatem w ciągu 10-letniej podróży będziemy mieli 10 takich okienek badawczych, wyjaśnia Soyuer.
Olbrzymią zaletą propozycji jest fakt, że sondy nie musiałyby zabierać ze sobą żadnego specjalnego sprzętu. Już teraz wszystkie misje są wyposażane w instrumenty badające efekt Dopplera, gdyż to właśnie dzięki nim możemy określać pozycję pojazdu w przestrzeni kosmicznej oraz dokonywać pomiarów oddziaływania grawitacyjnego planet. Podstawy proponowanych przez nas badań są bardzo proste, jednak same badania będą trudne, gdyż zmiany częstotliwości powodowane przez fale grawitacyjne są niezwykle małe dodaje Soyuer.
Dodatkowym problemem będzie odfiltrowanie szumów z sygnału. A jednym z największych źródeł takiego szumu jest szum mechaniczny generowane przez anteny odbiorcze na Ziemi. Naukowcy wierzą jednak, że w najbliższym czasie dokonamy na tyle dużego postępu technicznego, że odfiltrowanie szumu i rejestrowanie niewielkich zmian częstotliwości sygnału radiowego będzie możliwe, co pozwoli nam wykorzystać pojazdy lecące w kierunku Neptuna i Urana do badania fal grawitacyjnych generowanych np. przez czarne dziury o masie gwiazdowej krążące wokół supermasywnych czarnych dziur.
Jeśli takie badania udałoby się przeprowadzić, byłyby one świetnym uzupełnieniem naszej wiedzy. Obecnie wykrywamy fale grawitacyjne dzięki detektorom LIGO/Virgo. Kolejnym ważnym krokiem w kierunku badań fal grawitacyjnych ma być misja LISA (Laser Interferometer Space Antenna), czyli planowane przez ESA na rok 2034 umieszczenie w przestrzeni kosmicznej trzech pojazdów wykrywających fale grawitacyjne.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Przechwytywanie aerodynamiczne (aerocapture) to wciąż opracowywana metoda umieszczania pojazdów na orbicie innych planet i księżyców. Technika ta pozwoliłaby umieszczać na orbitach znacznie większe ładunki niż obecnie. To zaś oznacza olbrzymie oszczędności, gdyż zamiast dwóch lub trzech misji naukowych badających np. Jowisza, można by zorganizować jedną. Ten jeden pojazd mógłby bowiem zabrać na pokład znacznie więcej instrumentów naukowych niż obecnie.
Umieszczenie satelity na orbicie innej planety to niełatwe zadanie. Pędzący z olbrzymią prędkością pojazd trzeba bowiem wyhamować do odpowiedniej prędkości i umieścić go na orbicie. Najlepiej kołowej. Manewry takie wymagają zużycia olbrzymich ilości paliwa. A im pojazd cięższy, tym więcej paliwa potrzebuje. To poważny czynnik ograniczający masę sond, które obecnie wysyłamy, by badały Układ Słoneczny.
Przechwytywanie aerodynamiczne to pomysł, który polega na chwilowym wejściu pojazdu w atmosferę planety. W wyniku oddziaływania z atmosferą pojazd zwalnia, a gdy osiągnie odpowiednią prędkość, opuszcza atmosferę i trafia na orbitę planety. Tego typu manewr wymagałby znacznie mniej paliwa niż obecnie używane techniki spowalniania sond kosmicznych.
Już wcześniejsze wyliczenia dla ośmiu potencjalnych misji planetarnych, w których dokonano bezpośredniego porównania pomiędzy przechwytywaniem aerodynamicznym a innymi zaawansowanymi technikami, takimi jak hamowanie atmosferyczne, wykorzystanie energii chemicznej lub słonecznej elektrycznej do spowolnienia pojazdu, wykazały jak olbrzymie korzyści niesie ze sobą nowa technika.
Porównanie wykazało, że przechwytywanie atmosferyczne umożliwia umieszczenie pojazdu na orbicie eliptycznej wokół Neptuna i na orbitach kołowych Jowisza i Saturna. Ponadto w przypadku pięciu innych misji pozwala na umieszczenie na orbicie ładunku o znacznie większej masie bez zwiększania kosztów misji. I tak pojazd na orbicie kołowej wokół Wenus mógłby mieć o 79% większą masę, niż gdy do wyhamowania użyje się innych technik. Jeśli byśmy chcieli umieścić ten pojazd na orbicie eliptycznej, to jego masa mogłaby być o 43% większa. Dla orbity kołowej Marsa możemy zwiększyć masę pojazdu o 15%, dla orbity kołowej wokół Tytana jego masa może być większa o 280%, a jeśli chcielibyśmy wysłać sondę na orbitę eliptyczną Urana, to może on mieć masę o 218% większa, niż w przypadku innych technik.
Dotychczasowe badania wykazały też, że na przykład wykorzystanie przechwytywania atmosferycznego dla misji na Neptuna wymaga budowy pojazdu o doskonałości aerodynamicznej między 0,6 a 0,8. Obecnie stosowane nosy pojazdów wchodzących w atmosferę innych planet mają doskonałość aerodynamiczną rzędu około 0,25. Badania sprzed kilkunastu lat dowiodły, że w takim przypadku wykorzystanie przechwytywania atmosferycznego wymagałoby stosowania olbrzymich osłon termicznych na niemal całym pojeździe, a i tak pojazd uległby zniszczeniu. Najnowsze osłony termiczne również nie zdałyby egzaminu.
Zespół Roberta Mosesa z Langley Research Center informuje, że właśnie rozwiązał zarówno problem doskonałości aerodynamicznej jak i osłon termicznych. Naukowcy proponują umieszczenie w pojeździe magnesów. Pole magnetyczne tych, znajdujących się blisko czubka nosa pojazdu znacząco odsunie miejsce powstawania fali uderzeniowej, znacząco zmniejszając przepływ ciepła, dzięki czemu nie trzeba będzie stosować olbrzymich osłon termicznych. Z kolei magnesy umieszczone na bokach nosa zwiększą siłę nośną, a przez to i doskonałość aerodynamiczną.
Moses twierdzi, że taki system można wykorzystać nie tylko do umieszczania pojazdów na orbicie, ale również i w pojazdach, które mają lądować. Dzięki temu zaś misja załogowa mogłaby dotrzeć do Marsa w ciągu 39 dni, a nie – jak się obecnie prognozuje – w ciągu 100 lub więcej dni.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Wiele osób wie, że woda morska blokuje fale radiowe, co jest sporym utrudnieniem np. dla marynarki podwodnej. Ale wady można przekuć w zalety - laboratoria naukowe amerykańskiej marynarki wojennej pracowały antenę z morskiej wody.
Pomysł jest tak oczywisty, że aż dziw, że nikt nie wpadł na niego wcześniej. Skoro słona woda (na przykład morska) ma pewne cechy metali: potrafi przewodzić prąd i ulega indukcji magnetycznej, to czemu jej tak nie potraktować? Naukowcy SPAWAR (Space and Naval Warfare Systems Command) stworzyli tak antenę tanią i prostą, konfigurowalną na życzenie. Pompa wodna zasysa morską wodę i wyrzuca w górę skoncentrowany strumień wody, która działa niczym maszt radiowy; u podstawy znajduje się jeszcze magnetyczny rdzeń oraz połączenie z urządzeniem radiowym. I tyle!
Prototyp, wyrzucający strumień wody wysoki na 60 stóp (18 metrów), odbiera fale radiowe o częstotliwości od 2 do 400 MHz w promieniu co najmniej 50 kilometrów. Wysokość i grubość strumienia wody można oczywiście regulować, można też tworzyć większą liczbę takich anten. Na lądzie można osiągnąć taki sam efekt, korzystając ze słonej wody, pompowanej w plastikowej rurze.
Celem wynalazku jest między innymi zmniejszenie liczby anten na pokładzie jednostek morskich: typowy okręt wojenny wyposażony jest w 80 anten działających na różnych częstotliwościach, które zajmują dużo miejsca, powodują wzajemne zakłócenia, a także zwiększają widoczność jednostki na radarach. Wodna antena, którą można szybko i łatwo skalować, lub w ogóle wyłączyć, byłaby nieoceniona.
Antena taka może się okazać niezastąpiona także w sytuacjach awaryjnych, jak na przykład podczas klęsk żywiołowych, gdzie istniejąca infrastruktura telekomunikacyjna zostaje zniszczona. Wystarczy bowiem niewielka pompa z rdzeniem oraz niewielka ilość prądu - z generatora lub baterii słonecznych - by zastąpić zniszczone anteny stacjonarne.
O wynalazku opowiada jeden z konstruktorów:
http://www.youtube.com/watch?v=9tIZUhu21sQ
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.